Python程序设计方法学

本导图主要介绍了Python中的程序设计思维、第三方库的安装方法、os库的使用，导图内容来源于中国大学MOOC—Python语言程序设计（北京理工大学），配合课程使用效果更好。

程序设计方法学

• 本导图主要介绍了Python中的程序设计思维、第三方库的安装方法、os库的使用，导图内容来源于中国大学MOOC—Python语言程序设计（北京理工大学），配合课程使用效果更好。
• 体育竞技分析
  • 自顶向下（设计）
    • 将一个总问题表达为若干个小问题
  • 自底向上（执行）
    • 分单元测试，逐步组装
  • 体育竞技分析
    • def main(): printIntro() probA,probB,n=getInputs() winsA,winsB=simNGames(n,probA,probB) printSummary(winsA,winsB)
    • 打印程序的介绍性信息
      • def printIntro(): print("本程序用于模拟选手A和B的某种竞技比赛") print("程序运行需要输入A和B的能力值，以0到1之间的小数表示")
    • 获得程序运行参数：ProA、ProB，n
      • def getInputs(): a=eval(input("输入选手A的能力值：")) b=eval(input("输入选手B的能力值：")) n=eval(input("模拟比赛的场次：")) return a, b, n
    • 利用球员A和B的能力值模拟n局比赛
      • 一局比赛中胜负的判定
        • def gameOver(a,b): #当A或B积够15分时一局比赛结束 return a==15 or b==15 def simOneGame(probA,probB): #判断一局比赛的胜负 scoreA, scoreB = 0, 0 serving = "A" while not gameOver(scoreA,scoreB):#random.random()生成[0,1)的随机数，A、B的能力值均大于该随机数时同时加1分，一大于一小于则大于的加1分 if serving == "A": if random() < probA: scoreA += 1 else: serving = "B" else: if random() < probB: scoreB += 1 else: serving = "A" return scoreA, scoreB
      • n局比赛中A、B分别胜利的局数
        • def simNGames(n,probA,probB):#统计A、B胜利的局数 winsA, winsB = 0, 0 for i in range(n): scoreA, scoreB=simOneGame(probA, probB) if scoreA > scoreB: winsA += 1 else: winsB += 1 return winsA,winsB
    • 输出球员A和B获胜比赛的场次和概率
      • def printSummary(winsA,winsB): n = winsA+winsB print("共模拟{}场比赛".format(n)) print("选手A获胜{}场比赛，占比{:0.1%}".format(winsA,winsA/n)) print("选手B获胜{}场比赛，占比{:0.1%}".format(winsB,winsB/n))
• Python程序设计思维
  • 计算思维与程序设计
    • 三种思维模式
      • 逻辑思维
        • 推理和演绎，以数学为代表
      • 实证思维
        • 实验和验证，以物理为代表
      • 计算思维
        • 设计和构造，以计算机为代表
    • 例子
      • 计数求和
        • 逻辑思维： S=(a1+an)*n/2 计算思维： s=0 for i in range(1,101): s+=1
      • 圆周率的计算
        • 逻辑思维： p 计算思维： p
      • 汉诺塔问题
        • 逻辑思维： 2^n-1 计算思维： count=0 def hanoi(n,src,dst,mid):#把n个圆盘按照从小到大的顺序从初始柱移动到目标柱 global count if n==1: print("{}:{}-->{}".format(1,src,dst)) count+=1 else: hanoi(n-1,src,mid,dst)#把n-1个圆盘按照从小到大的顺序从初始柱移动到中转柱 print("{}:{}-->{}".format(n,src,dst))#把第n个圆盘从初始柱移动到目标柱 count+=1 hanoi(n-1,mid,dst,src)#把n-1个圆盘按照从小到大的顺序从中转柱移动到初始柱 hanoi(4,"A","B","C") print(count)
      • 天气预报
        • 实证思维+逻辑思维： 经验+猜 计算思维： MM5模型
    • 编程是将计算思维变成现实的手段
  • 计算生态与Python语言
    • 计算生态
      • 大教堂模式
        • 1983, Richard Stallman启动GNU项目 专业人士编写，但反软件版权，提倡软件自由
      • 集市模式
        • 1991, Linus Torvalds发布了Linux内核 所有人都可以参与软件的编写和完善
    • Python
      • 大量的第三方库
      • 库在不断更新和迭代
      • 社区庞大
    • 编程是利用计算生态快速解决问题
  • 用户体验与软件产品
    • 进度展示
    • 异常处理
  • 基本的程序设计模式
    • IPO
      • Input、Process、Output
    • 自顶向下设计
    • 模块化设计
    • 配置化设计
      • 程序引擎+配置文件
  • 应用开发的四个步骤
    • 1. 产品定义
    • 2. 系统架构
    • 3. 设计与实现
    • 4. 用户体验
• Python第三方库安装
  • Python社区
    • 超过13万个第三方库
  • 安装第三方库的方法
    • pip指令
      • python -m pip install --upgrade pip
        • pip安装工具的升级
      • pip install <第三方库名称>
        • 安装第三方库
      • pip install -U <第三方库名>
        • 更新第三方库
      • pip uninstall <第三方库名>
        • 卸载第三方库
      • pip download <第三方库名>
        • 下载但不安装第三方库
      • pip show <第三方库名>
        • 列出第三方库的详细信息
      • pip search <关键词>
        • 根据关键词在名称和介绍中搜索第三方库
      • pip list
        • 列出当前系统已经安装的第三方库
    • 集成安装：anaconda
      • 支持800多个第三方库 包含多个主流工具 适合数据计算领域开发
    • 文件安装
      • 一些第三方库pip可以下载但无法安装，这是因为其未编译，此时需要在http://www.lfd.uci.edu/~gohlke/pythonlibs/下载其编译后的版本，然后使用pip指令安装。
• os库的使用
  • os库基本介绍
    • 提供通用的、基本的操作系统交互功能 常用功能：路径操作、进程管理、环境参数
  • 路径操作
    • os.path字库，处理文件路径及信息 import os.path
    • os.path.abspath()
      • 对给定文件名前加上当前工作目录的绝对路径，并不是显示给定文件的所在路径 p
    • os.path.normpath()
      • 路径格式规范化 p
    • os.path.relpath()
      • 相对路径 p
    • os.path.dirname()
      • 返回文件所属目录 p
    • os.path.basename()
      • 返回文件名称 p
    • os.path.join(path,paths)
      • 路径合并，第一个路径必须以规范形式输入，否则会报错 p
    • os.path.exists()
      • 判断文件或目录是否存在，存在返回True，不存在返回False p
    • os.path.isfile()
      • 判断文件是否存在，存在返回True，不存在返回False
    • os.path.isdir()
      • 判断目录是否存在，存在返回True，不存在返回False
    • os.path.getatime()
      • 返回文件或目录上一次访问的时间，以浮点形式表示 p
    • os.path.getmtime()
      • 返回文件或目录最近一次修改的时间，以浮点形式表示 p
    • os.path.getctime()
      • 返回文件或目录的创建时间，以浮点形式表示 p
    • os.path.getsize()
      • 返回文件的大小，以字节为单位表示 p
  • 进程管理
    • 启动系统中其他程序
    • 启动程序
      • 系统程序：直接输入程序名称即可 计算器：os.system("calc.exe") 画图：os.system("mspaint") 第三方程序：需输入完整的路径 有道词典：os.system(r'"C:\Program Files (x86)\Youdao\Dict\YoudaoDict.exe"') 加r''是因为路径字符串中有空格
    • 启动程序并打开文件
      • 使用画图打开文件fivestar os.system("mspaint.exe F:\\python\\Python语言程序设计\\fivestar.png")
  • 环境参数
    • 获得系统软硬件信息等环境参数
    • os.chdir()
      • 修改当前程序操作的路径
    • os.getcwd()
      • 返回程序的当前路径
    • os.getlogin()
      • 获得当前系统用户名称
    • os.cup_count()
      • 返回当前系统的CPU数量
    • os.urandom(n)
      • 获得n个字节长度的随机字符串，常用于加解密运算
• 第三方库自动安装脚本
  • p